Вълните са смущения, които се разпространяват в космоса, без да пренасят материя, а само енергия.
Елементът, който причинява вълна, се нарича източник, например камък, хвърлен във водите на река, ще генерира кръгови вълни.
Кръгови вълни на повърхността на течност
Примери за вълни са: морски вълни, радиовълни, звук, светлина, рентгенови лъчи, микровълнова фурна и др.
Частта от физиката, която изучава вълните и техните характеристики, се нарича вълна.
Характеристики на вълната
За да характеризираме вълните, използваме следните величини:
- Амплитуда: съответства на височината на вълната, маркирана с разстоянието между равновесната (почиваща) точка на вълната и гребена. Имайте предвид, че „гребенът“ показва максималната точка на вълната, докато „долината“ представлява минималната точка.
- Дължина на вълната: Представено от гръцката буква ламбда (λ), това е разстоянието между две последователни долини или гребени.
- Скорост: представен с буквата (v), скоростта на вълната зависи от средата, в която се разпространява. Така че, когато една вълна промени средата си на разпространение, нейната скорост може да се промени.
- Честота: представено с буквата (f), в международната система честотата се измерва в херци (Hz) и съответства на броя на вълновите трептения в даден интервал от време. Честотата на вълната не зависи от разпространяващата среда, а само от честотата на източника, който е произвел вълната.
- Курс във времето: представен с буквата (T), периодът съответства на времето на дължина на вълната. В международната система единицата за измерване на периода е секунди.
Видове вълни
Колкото до природата, има два вида вълни:
- Механични вълни: за да настъпи разпространение, механичните вълни се нуждаят от материална среда, например звукови вълни и вълни върху струна.
- Електромагнитни вълни: в този случай не е необходимо да има материална среда за разпространение на вълната, например радиовълни и светлина.
Класификация на вълните
Според посока на разпространение на вълната, те се класифицират на:
-
Едномерни вълни: вълни, които се разпространяват в една посока.
Пример: вълни на въже. -
двуизмерни вълни: вълни, които се разпространяват в две посоки.
Пример: вълни, разпространяващи се на повърхността на езеро. -
триизмерни вълни: вълни, които се разпространяват във всички възможни посоки.
Пример: звукови вълни.
Вълните също могат да бъдат класифицирани според посока на вибрацията:
-
Надлъжни вълни: вибрацията на източника е успоредна на изместване на вълната.
Пример: звукови вълни
-
Напречни вълни: вибрацията е перпендикулярна на разпространението на вълната.
Пример: вълна на низ.
Формули
Връзка между периода и честотата
Периодът е обратната на честотата.
Поради това:
скорост на разпространение
Скоростта може да се изчисли и като функция от честотата, замествайки периода с обратната на честотата.
Ние имаме:
Пример
Какъв е периодът и скоростта на разпространение на вълна, която има честота 5Hz и дължина на вълната 0,2 m?
Тъй като периодът е обратен на честотата, тогава:
За да изчислим скоростта, използваме дължината на вълната и честотата по следния начин:
Вълнообразни явления
Отражение
Вълна, разпространяваща се в определена среда, когато се натъкне на препятствие, може да понесе отражение, тоест да обърне посоката на разпространение.
При отражение дължината на вълната, скоростта на разпространение и честотата на вълната не се променят.
Пример е, когато човек вика в долина и чува няколко секунди по-късно ехото на гласа си.
Чрез отражение на светлината можем да видим собственото си изображение на полирана повърхност.
Изображение, отразено в спокойната повърхност на езеро
Пречупване
Пречупването е явление, което се случва, когато вълната променя средата на разпространение. В този случай може да настъпи промяна в стойността на скоростта и посоката на разпространение.
Вълните на плажа се разбиват успоредно на брега, поради феномена на пречупване. Промяната в дълбочината на водата (среда за разпространение) води до промяна на посоката на вълните, което ги прави успоредни на брега.
Дифракция
Вълните обикалят препятствия. Когато това се случи, ние казваме, че вълната е била разсеяна.
Дифракцията ни позволява да чуем например човек от другата страна на стената.
При преминаване през препятствие вълните се разпръскват.
Намеса
Когато две вълни се срещнат, възниква взаимодействие между техните амплитуди, наречено интерференция.
Смущенията могат да бъдат конструктивни (увеличена амплитуда) или разрушителни (намалена амплитуда).
стоящи вълни
Постоянните вълни възникват от суперпозицията на периодични вълни, които са еднакви и противоположни посоки.
Когато възникне конструктивна и разрушителна намеса, те представят точки, които вибрират и други, които не вибрират.
Можем да произвеждаме стоящи вълни върху струна с фиксирани краища, например върху струните на китара.
Знаете всичко за:
- Звукови вълни
- Скорост на звука
- Скорост на светлината
- Енергия
- гравитационни вълни
- Формули по физика
Упражнения за приемни изпити
1. (ENEM - 2016)
Електрокардиограмата, изследване, използвано за оценка на състоянието на сърцето на пациента, е запис на електрическата активност на сърцето за определен период от време. Фигурата представлява електрокардиограмата на отпочинал, непушач възрастен пациент в приятна температурна среда. При тези условия сърдечната честота между 60 и 100 удара в минута се счита за нормална.
Въз основа на представената електрокардиограма се установява, че сърдечната честота на пациента е
ненормално.
б) над идеалната стойност
в) под идеалната стойност
г) близо до долната граница
д) близо до горната граница
Алтернатива в) под идеалната стойност
2. (ENEM 2013)
Когато пътуват със самолет, пътниците трябва да изключат всички устройства, чиято работа включва излъчване или приемане на електромагнитни вълни. Процедурата се използва за елиминиране на източници на лъчение, които биха могли да попречат на радиокомуникациите на пилотите с контролната кула.
Свойството на излъчените вълни, което оправдава приетата процедура, е фактът, че
а) имат противоположни фази
б) и двете да бъдат чути
в) имат обратен интензитет
г) да бъде от същия обхват
д) имат близки честоти
Алтернатива д) имат близки честоти
3. (ENEM 2013)
Често проявление на феновете на футболните стадиони е мексиканският ола. Зрителите на линия, без да напускат мястото си и без да се движат странично, стоят и седят, синхронизирани с тези на съседната линия. Колективният ефект се разпространява през зрителите на стадиона, образувайки прогресивна вълна, както е показано на илюстрацията.
Смята се, че скоростта на разпространение на тази „човешка вълна“ е 45 km / h и че всеки период на трептене съдържа 16 души, които се изправят и седят спретнато и отдалечени на 80 cm един от друг.
В този мексикански ола честотата на вълната, в херци, е стойност, по-близка до
а) 0,3
б) 0,5
в) 1.0
г) 1.9
д) 3.7
Алтернатива в) 1.0
